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單端反激開關電源的變壓器設計

時間:2009-06-24 22:43:13來源:網絡 作者:admin 點擊:
 1、 已知的參數

  這些參數由設計人員根據用戶的需求和電路的特點確定,包括:輸入電壓Vin、輸出電壓Vout、每路輸出的功率Pout、效率η、開關頻率fs(或周期T)、線路主開關管的耐壓Vmos。

  2、 計算

  在反激變換器中,副邊反射電壓即反激電壓Vf與輸入電壓之和不能高過主開關管的耐壓,同時還要留有一定的裕量(此處假設為150V)。反激電壓由下式確定:

  Vf=VMos-VinDCMax-150V

  反激電壓和輸出電壓的關系由原、副邊的匝比確定。所以確定了反激電壓之后,就可以確定原、副邊的匝比了。

  Np/Ns=Vf/Vout

  另外,反激電源的最大占空比出現在最低輸入電壓、最大輸出功率的狀態,根據在穩態下,變壓器的磁平衡,可以有下式:

  VinDCMin?DMax=Vf?(1-DMax)

  設在最大占空比時,當開關管開通時,原邊電流為Ip1,當開關管關斷時,原邊電流上升到Ip2。若Ip1為0,則說明變換器工作于斷續模式,否則工作于連續模式。由能量守恒,我們有下式:

  1/2?(Ip1 Ip2)?DMax?VinDCMin=Pout/η

  一般連續模式設計,我們令Ip2=3Ip1

  這樣就可以求出變換器的原邊電流,由此可以得到原邊電感量:

  Lp= DMax?VinDCMin/fs?ΔIp

  對于連續模式,ΔIp=Ip2-Ip1=2Ip1;對于斷續模式,ΔIp=Ip2 。

  可由AwAe法求出所要鐵芯:

  AwAe=(Lp?Ip22?104/Bw?K0?Kj)1.14在上式中

  Aw為磁芯窗口面積,單位為cm2

  Ae為磁芯截面積,單位為cm2

  Lp為原邊電感量,單位為H

  Ip2為原邊峰值電流,單位為A

  Bw為磁芯工作磁感應強度,單位為T

  K0為窗口有效使用系數,根據安規的要求和輸出路數決定,一般為0.2~0.4

  Kj為電流密度系數,一般取395A/cm2

  根據求得的AwAe值選擇合適的磁芯,一般盡量選擇窗口長寬之比比較大的磁芯,這樣磁芯的窗口有效使用系數較高,同時可以減小漏感。

  有了磁芯就可以求出原邊的匝數。根據下式:

  Np=Lp?Ip2?104/Bw?Ae

  再根據原、副邊的匝比關系可以求出副邊的匝數。有時求的匝數不是整數,這時應該調整某些參數,使原、副邊的匝數合適。

  為了避免磁芯飽和,我們應該在磁回路中加入一個適當的氣隙,計算如下:

  lg=0.4π?Np2?Ae?10-8/Lp

  在上式中,lg為氣隙長度,單位為cm

Np為原邊匝數,

Ae為磁芯的截面積,單位為cm2

Lp為原邊電感量,單位為H

  至此,單端反激開關電源變壓器的主要參數設計完成。我們應該在設計完成后核算窗口面積是否夠大、變壓器的損耗和溫升是否可以接受。同時,在變壓器的制作中還有一些工藝問題需要注意。

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